農(nóng)村新型能源的開發(fā)與利用

劉芳榮(中南民族大學(xué) 430074)

一、農(nóng)村能源利用的現(xiàn)狀與問題

當(dāng)前中國的大部分農(nóng)村消費(fèi)的能源主要由電、煤、農(nóng)作物秸稈、薪柴、液化氣等組成。隨著電、煤和液化氣等能源價(jià)格的不斷上漲，農(nóng)民的生活支出也逐漸增大，這導(dǎo)致絕大多數(shù)農(nóng)村選擇農(nóng)作物秸稈和薪柴作為燃料。但是秸稈和薪柴的直接焚燒將產(chǎn)生的大量煙塵和余灰，不僅嚴(yán)重污染生活環(huán)境，而且損害人們的身心健康[1]。對于靠近城市的農(nóng)村而言，大量焚燒秸稈和薪柴所產(chǎn)生的煙塵會(huì)飄向城市，導(dǎo)致城市的空氣環(huán)境也收到嚴(yán)重的污染。另外，薪柴的燃燒還會(huì)造成植被森林資源固有量大量減少，同時(shí)林地涵養(yǎng)水源的能力也相應(yīng)降低，水土流失、洪澇等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生機(jī)率也相應(yīng)增加。

因此，開發(fā)利用農(nóng)村新型能源，大力發(fā)展可再生能源，能夠有效改善農(nóng)村生產(chǎn)生活條件，減少對自然生態(tài)環(huán)境的污染，促進(jìn)農(nóng)村的可持續(xù)發(fā)展，形成新的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈條，加速城鄉(xiāng)一體化進(jìn)程，緩解國家能源緊張局面，是農(nóng)村能源發(fā)展的必須趨勢，也是新農(nóng)村建設(shè)過程中的一個(gè)重大舉措[2]。

二、農(nóng)村新型能源的開發(fā)與利用

新型能源是相對于常規(guī)能源(如煤炭、石油、天然氣等)而言的，相對常規(guī)能源而言，新型能源一般具有可再生、潛力大、無污染、分布廣、技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)[3]。一般來講，新型能源主要分為生物能源、風(fēng)能、太陽能、水能。

1.生物能源

生物能源是當(dāng)前農(nóng)村可供利用的最大潛在能源之一，當(dāng)前生物能源的主要形式有沼氣、生物制氫、生物柴油、燃料乙醇等。

沼氣是秸稈、人畜糞便等有機(jī)物質(zhì)在一定溫度、水分、酸堿度并在厭氧密閉的條件下,經(jīng)過沼氣菌等微生物的發(fā)酵作用而產(chǎn)生的一種可燃混合氣體，主要成分為甲烷和二氧化碳，其熱值達(dá)到5500-5800大卡/立方米[1]，是一種無污染、可再生的能源。制備沼氣所需的原料，來源十分廣泛，可以就地取材，農(nóng)作物秸桿、植物的枯枝落葉、人畜糞便、垃圾污泥、含有機(jī)物的工業(yè)廢渣、廢水等均可作為沼氣制備的原材料。另外，沼氣制備的條件也很簡單，只要有太陽和生物的存在，發(fā)酵池的池溫能穩(wěn)定在10℃以上，就能不斷的周而復(fù)始地來制取沼氣。因此，沼氣是可供利用的來源最廣、成本最低、可持續(xù)性最強(qiáng)的生物能源之一。

生物氫是今后生物能源發(fā)展的趨勢之一，可以通過微生物發(fā)酵得到。相比沼氣，生物氫原料的來源更為廣泛，釋放的能量相比也更大，而且其燃燒產(chǎn)物是水，毫無污染，應(yīng)用前景更為廣泛。生物制氫的過程其實(shí)就是一個(gè)光合作用的過程，和電解水制取氫氣的過程類似，二者的差別就是：電解水得到的是分子氫，而光合作用得到的是原子氫。目前生物氫制備的過程主要有五類：有機(jī)化合物的光合細(xì)菌光分解法、利用藻類或者青藍(lán)菌的生物光解水法、有機(jī)化合物的發(fā)酵制氫、光合細(xì)菌和發(fā)酵細(xì)菌的耦合法制氫、酶催化法制氫[4]。

生物柴油也稱為生質(zhì)柴油，是用未加工使用過的動(dòng)物脂肪或植物油通過不同的化學(xué)反應(yīng)制備出來的一種環(huán)保型生質(zhì)燃料，可以像柴油一樣使用。生物柴油的優(yōu)點(diǎn)是清潔和可再生，可以通過動(dòng)物油脂、廢餐飲油、油菜籽和大豆等油料作物、黃連木和油棕等油料林木果實(shí)、工程微藻等油料水生植物為原料制備而成，是一種可替代石油柴油的液體燃料[5]。目前，生物柴油最通用的制備方法是酯交換反應(yīng)。

2.風(fēng)能

風(fēng)能是因空氣流做功而產(chǎn)生的一種可利用的能量，空氣流具有的動(dòng)能就是風(fēng)能。空氣流速越高，動(dòng)能越大。利用風(fēng)車的傳動(dòng)軸將轉(zhuǎn)子（由以空氣動(dòng)力推動(dòng)的扇葉組成）旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)，產(chǎn)生的動(dòng)力傳至發(fā)電機(jī)即可產(chǎn)生電力。相比其他能源，風(fēng)能資源具有可再生、無污染、永不枯竭等特點(diǎn)，綜合社會(huì)效益高。而且，風(fēng)電技術(shù)成熟的開發(fā)能力和低廉的成本，讓風(fēng)能成為農(nóng)村可供利用的重點(diǎn)能源之一。

3.太陽能

太陽能是農(nóng)村最常見的一種可供利用的能源。目前，對太陽能的開發(fā)利用途徑主要有光熱利用、太陽能發(fā)電、光化利用和光生物利用等。光熱利用的基本原理是用平板型集熱器、真空管集熱器、陶瓷太陽能集熱器和聚焦集熱器等裝置將太陽輻射能收集起來，通過與物質(zhì)的相互作用轉(zhuǎn)換成熱能等其他能量的形式供人類利用。太陽能發(fā)電是通過光-熱-電或光-電轉(zhuǎn)換將太陽輻射能量最終用于電能。光化利用是通過光化轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)的，即光輻射的吸收引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，將太陽能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能，其基本形式有植物的光合作用和物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化貯存太陽能的光化反應(yīng)。

4.水能

水能是一種可再生的清潔能源。廣義的水能包括潮汐水能、河流水能、海流能、波浪能等能量資源，狹義的水能主要指河流水能。目前技術(shù)最成熟、最易開發(fā)利用的水能也是河流能源。對于農(nóng)村而言，水能的利用主要是用來發(fā)電。開發(fā)水能可以緩解煤炭和石油資源能能源的緊缺狀態(tài)，也可以避免使用這些能源給環(huán)境帶來的污染。

結(jié)語

大力推廣生物能源、太陽能、風(fēng)能、水能等新型能源的開發(fā)和應(yīng)用，不僅可實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，也可減輕傳統(tǒng)能源產(chǎn)生的有害污染物對空氣、土壤、水體的污染，改善農(nóng)村生存環(huán)境，提高農(nóng)民生活水平，促進(jìn)城鄉(xiāng)一體化建設(shè)。但是，農(nóng)村新型能源的利用也是一個(gè)長期的過程，必須因地制宜，逐步有序推進(jìn)，同時(shí)政府部門需加以引導(dǎo)和監(jiān)管，將農(nóng)村新能源作為一個(gè)重點(diǎn)扶持項(xiàng)目，采取積極的政策和措施，促進(jìn)農(nóng)村新型能源的發(fā)展。

[1]楊宇，虞華。農(nóng)村能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)及新能源的開發(fā)利用，中國發(fā)展觀察，2008年第9期，37-40.

[2]李偉。關(guān)于新農(nóng)村新能源建設(shè)的思考，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)，2007年第9期，107-108.

[3]畢華。淺談農(nóng)村新型能源的開發(fā)利用，科研.能源環(huán)保，2013年第6期，217-218.